2018年高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題13 直線與圓教學(xué)案 文
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1、 專題13 直線與圓 (1)以客觀題形式考查兩條直線平行與垂直的關(guān)系判斷,常常是求參數(shù)值或取值范圍,有時(shí)也與命題、充要條件結(jié)合,屬??键c(diǎn)之一. (2)與三角函數(shù)、數(shù)列等其他知識(shí)結(jié)合,考查直線的斜率、傾斜角、直線與圓的位置關(guān)系等,以客觀題形式考查. (3)本部分內(nèi)容主要以客觀題形式考查,若在大題中考查,較少單獨(dú)命制試題,常常與圓錐曲線相結(jié)合,把直線與圓的位置關(guān)系的判斷或應(yīng)用作為題目條件的一部分或一個(gè)小題出現(xiàn),只要掌握最基本的位置關(guān)系,一般都不難獲解. 1.直線方程 (1)直線的傾斜角與斜率的關(guān)系 傾斜角α的取值范圍:0°≤α<180°. 傾斜角為α(α≠90°)的直線的斜
2、率k=tanα,傾斜角為90°的直線斜率不存在. 當(dāng)0°<α<90°時(shí),k>0且k隨傾斜角α的增大而增大. 當(dāng)90°<α<180°時(shí),k<0且k隨傾斜角α的增大而增大. (2)直線方程 名稱 方程 適用范圍 點(diǎn)斜式 y-y1=k(x-x1) 不能表示與x軸垂直的直線 斜截式 y=kx+b 不能表示與x軸垂直的直線 兩點(diǎn)式 = 不能表示與坐標(biāo)軸垂直的直線 截距式 +=1 不能表示與坐標(biāo)軸垂直和過(guò)原點(diǎn)的直線 一般式 Ax+By+C=0 (A2+B2≠0) 適合所有的直線 (3)兩直線的位置關(guān)系 位置關(guān)系 l1:y=k1x+b1 l2:y=k2
3、x+b2 l1:A1x+B1y+C1=0 l2:A2x+B2y+C2=0 平行 k1=k2,且b1≠b2 A1B2-A2B1=0,且B1C2-B2C1≠0 相交 k1≠k2特別地,l1⊥l2?k1k2=-1 A1B2≠A2B1特別地,l1⊥l2?A1A2+B1B2=0 重合 k1=k2且b1=b2 A1B2-A2B1=0且B1C2-B2C1=0 (4)距離公式 ①兩點(diǎn)P1(x1,y1),P(x2,y2)間的距離 |P1P2|=. ②點(diǎn)P(x0,y0)到直線l:Ax+By+C=0的距離 d=. 2.圓的方程 (1)圓的方程 ①標(biāo)準(zhǔn)方程:(x-a)2+(y-b
4、)2=r2,圓心坐標(biāo)為(a,b),半徑為r.
②一般方程:x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0),圓心坐標(biāo)為,半徑r=.
(2)點(diǎn)與圓的位置關(guān)系
①幾何法:利用點(diǎn)到圓心的距離d與半徑r的關(guān)系判斷:d>r?點(diǎn)在圓外,d=r?點(diǎn)在圓上;d
5、位置關(guān)系
幾何法:根據(jù)d=與r的大小關(guān)系
代數(shù)法:
消元得一元二次方程,根據(jù)判別式Δ的符號(hào)
相交
d 6、式或斜截式求直線方程時(shí),注意斜率不存在情形的討論,應(yīng)用截距式求直線方程時(shí),注意過(guò)原點(diǎn)的情形.
2.判斷兩直線平行與垂直時(shí),不要忘記斜率不存在的情形.
考點(diǎn)一 直線及其方程
例1. 【2017江蘇,13】在平面直角坐標(biāo)系中,點(diǎn)在圓上,若則點(diǎn)的橫坐標(biāo)的取值范圍是 ▲ .
【答案】
【解析】設(shè),由,易得,由,可得或,由得P點(diǎn)在圓左邊弧上,結(jié)合限制條件 ,可得點(diǎn)P橫坐標(biāo)的取值范圍為.
【變式探究】【2016高考新課標(biāo)3文數(shù)】已知直線:與圓交于兩點(diǎn),過(guò)分別做的垂線與軸交于兩點(diǎn),若,則__________________.
【答案】4
【變式探究】已知點(diǎn)A(-1,0),B 7、(1,0),C(0,1),直線y=ax+b(a>0)將△ABC分割為面積相等的兩部分,則b的取值范圍是( )
A.(0,1) B.
C. D.
【答案】B
【解析】(1)當(dāng)直線y=ax+b與AB、BC相交時(shí)(如圖①),由得yE=,又易知xD=-,∴|BD|=1+,由S△DBE=××=得b=∈.
圖① 圖②
(2)當(dāng)直線y=ax+b與AC、BC相交時(shí)(如圖②),由S△FCG=(xG-xF)·|CM|=得b=1-∈
(∵00恒成立 ,
∴b∈∩,即b∈.故選B.
考點(diǎn)二 兩直線的位置關(guān)系
例2、【2016高考上 8、海文數(shù)】已知平行直線,則的距離___________.
【答案】
【解析】利用兩平行線間距離公式得.
已知點(diǎn)O(0,0),A(0,b),B(a,a3).若△OAB為直角三角形,則必有( )
A.b=a3 B.b=a3+
C.(b-a3)(b-a3-)=0 D.|b-a3|+|b-a3-|=0
【答案】C
【變式探究】設(shè)m∈R,過(guò)定點(diǎn)A的動(dòng)直線x+my=0和過(guò)定點(diǎn)B的動(dòng)直線mx-y-m+3=0交于點(diǎn)P(x,y),則|PA|·|PB|的最大值是________.
【答案】5
【解析】易求定點(diǎn)A(0,0),B(1,3).當(dāng)P與A和B均不重合時(shí),不難驗(yàn) 9、證PA⊥PB,所以|PA|2+|PB|2=|AB|2=10,所以|PA|·|PB|≤=5(當(dāng)且僅當(dāng)|PA|=|PB|=時(shí),等號(hào)成立),當(dāng)P與A或B重合時(shí),|PA|·|PB|=0,故|PA|·|PB|的最大值是5.
考點(diǎn)三 圓的方程
例3.【2017課標(biāo)3,文20】在直角坐標(biāo)系xOy中,曲線與x軸交于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)C的坐標(biāo)為.當(dāng)m變化時(shí),解答下列問(wèn)題:
(1)能否出現(xiàn)AC⊥BC的情況?說(shuō)明理由;
(2)證明過(guò)A,B,C三點(diǎn)的圓在y軸上截得的弦長(zhǎng)為定值.
【答案】(1)不會(huì);(2)詳見(jiàn)解析
【解析】
(1)不能出現(xiàn)AC⊥BC的情況,理由如下:
設(shè), ,則滿足,所以.
又C的坐標(biāo)為 10、(0,1),故AC的斜率與BC的斜率之積為,所以不能出現(xiàn)AC⊥BC的情況.
【變式探究】【2016高考新課標(biāo)2文數(shù)】圓的圓心到直線的距離為1,則a=( )
(A) (B) (C) (D)2
【答案】A
【解析】圓的方程可化為,所以圓心坐標(biāo)為,由點(diǎn)到直線的距離公式得:
,解得,故選A.
【變式探究】(2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ,14)一個(gè)圓經(jīng)過(guò)橢圓+=1的三個(gè)頂點(diǎn),且圓心在x軸的正半軸上,則該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為________.
【解析】由題意知圓過(guò)(4,0),(0,2),(0,-2)三點(diǎn),(4,0),(0,-2) 11、兩點(diǎn)的垂直平分線方程為y+1=-2(x-2),
令y=0,解得x=,圓心為,半徑為.故圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+y2=.
【答案】+y2=
考點(diǎn)四 直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系
例4.【2016高考江蘇卷】
如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,已知以為圓心的圓及其上一點(diǎn)
(1)設(shè)圓與軸相切,與圓外切,且圓心在直線上,求圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)設(shè)平行于的直線與圓相交于兩點(diǎn),且,求直線的方程;
(3)設(shè)點(diǎn)滿足:存在圓上的兩點(diǎn)和,使得,求實(shí)數(shù)的取值范圍。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
因?yàn)?
而
所以,解得m=5或m=-15.
【變式探究】(2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ,7 12、)過(guò)三點(diǎn)A(1,3),B(4,2),C(1,-7)的圓交y軸于M、N兩點(diǎn),則|MN|=( )
A.2 B.8 C.4 D.10
【答案】C
【解析】由已知,得=(3,-1),=(-3,-9),則·=3×(-3)+
(-1)×(-9)=0,所以⊥,即AB⊥BC,故過(guò)三點(diǎn)A、B、C的圓以AC為直徑,得其方程為(x-1)2+(y+2)2=25,令x=0得(y+2)2=24,解得y1=-2-2,y2=-2+2,所以|MN|=|y1-y2|=4,選C.
1.【2017江蘇,13】在平面直角坐標(biāo)系中, 點(diǎn)在圓上,若則點(diǎn)的橫坐標(biāo)的取值范圍是 ▲ .
【答案】
2 13、.【2017課標(biāo)3,文20】在直角坐標(biāo)系xOy中,曲線與x軸交于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)C的坐標(biāo)為.當(dāng)m變化時(shí),解答下列問(wèn)題:
(1)能否出現(xiàn)AC⊥BC的情況?說(shuō)明理由;
(2)證明過(guò)A,B,C三點(diǎn)的圓在y軸上截得的弦長(zhǎng)為定值.
【答案】(1)不會(huì);(2)詳見(jiàn)解析
【解析】
(1)不能出現(xiàn)AC⊥BC的情況,理由如下:
設(shè), ,則滿足,所以.
又C的坐標(biāo)為(0,1),故AC的斜率與BC的斜率之積為,所以不能出現(xiàn)AC⊥BC的情況.
(2)BC的中點(diǎn)坐標(biāo)為(),可得BC的中垂線方程為.
由(1)可得,所以AB的中垂線方程為.
聯(lián)立又,可得
所以過(guò)A、B、C三點(diǎn)的圓的圓心坐標(biāo)為(),半徑
14、
故圓在y軸上截得的弦長(zhǎng)為,即過(guò)A、B、C三點(diǎn)的圓在y軸上截得的弦長(zhǎng)為定值.
1.【2016高考新課標(biāo)2文數(shù)】圓的圓心到直線的距離為1,則a=( )
(A) (B) (C) (D)2
【答案】A
【解析】圓的方程可化為,所以圓心坐標(biāo)為,由點(diǎn)到直線的距離公式得:
,解得,故選A.
2.【2016高考上海文數(shù)】已知平行直線,則的距離___________.
【答案】
【解析】利用兩平行線間距離公式得.
3.【2016高考新課標(biāo)3文數(shù)】已知直線:與圓交于兩點(diǎn),過(guò)分別做的垂線與軸交于兩點(diǎn),若,則__________ 15、________.
【答案】4
4.【2016高考新課標(biāo)1卷】(本小題滿分12分)設(shè)圓的圓心為A,直線l過(guò)點(diǎn)B(1,0)且與x軸不重合,l交圓A于C,D兩點(diǎn),過(guò)B作AC的平行線交AD于點(diǎn)E.
(I)證明為定值,并寫出點(diǎn)E的軌跡方程;
(II)設(shè)點(diǎn)E的軌跡為曲線C1,直線l交C1于M,N兩點(diǎn),過(guò)B且與l垂直的直線與圓A交于P,Q兩點(diǎn),求四邊形MPNQ面積的取值范圍.
【答案】(Ⅰ)()(II)
.
可得當(dāng)與軸不垂直時(shí),四邊形面積的取值范圍為.
當(dāng)與軸垂直時(shí),其方程為,,,四邊形的面積為12.
綜上,四邊形面積的取值范圍為.
5.【2016高考江蘇卷】(本小題滿分16分 16、)
如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,已知以為圓心的圓及其上一點(diǎn)
(1)設(shè)圓與軸相切,與圓外切,且圓心在直線上,求圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)設(shè)平行于的直線與圓相交于兩點(diǎn),且,求直線的方程;
(3)設(shè)點(diǎn)滿足:存在圓上的兩點(diǎn)和,使得,求實(shí)數(shù)的取值范圍。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
1.(2015·江蘇,10)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,以點(diǎn)(1,0)為圓心且與直線mx-y-2m-1=0(m∈R)相切的所有圓中,半徑最大的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為________.
【答案】(x-1)2+y2=2
【解析】直線mx-y-2m-1=0恒過(guò)定點(diǎn)(2,-1),由題意,得半徑最大的圓的半徑 17、r==.
故所求圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x-1)2+y2=2.
2.(2015·重慶,8)已知直線l:x+ay-1=0(a∈R)是圓C:x2+y2-4x-2y+1=0的對(duì)稱軸,過(guò)點(diǎn)A(-4,a)作圓C的一條切線,切點(diǎn)為B,則|AB|=( )
A.2 B.4 C.6 D.2
【答案】C
【解析】圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x-2)2+(y-1)2=4,圓心為C(2,1),半徑為r=2,因此2+a×1-1=0,a=-1,即A(-4,-1),|AB|==
=6,選C.
3.(2015·山東,9)一條光線從點(diǎn)(-2,-3)射出,經(jīng)y軸反射后與圓(x+3)2+(y-2)2=1相切,則反射光線所 18、在直線的斜率為( )
A.-或- B.-或-
C.-或- D.-或-
【答案】D
【解析】圓(x+3)2+(y-2)2=1的圓心為(-3,2),半徑r=1.(-2,-3)關(guān)于y軸的對(duì)稱點(diǎn)為(2,-3).如
1. 【2014高考江蘇卷第9題】在平面直角坐標(biāo)系中,直線被圓截得的弦長(zhǎng)為 .
【答案】
【解析】圓的圓心為,半徑為,點(diǎn)到直線的距離為,所求弦長(zhǎng)為.
【考點(diǎn)定位】直線與圓相交的弦長(zhǎng)問(wèn)題.
2. 【2014全國(guó)2高考文第16題】設(shè)點(diǎn)M(,1),若在圓O:上存在點(diǎn)N,使得∠OMN=45°,則的取值范圍是________.
【答案】
【解析】由題意知: 19、直線MN與圓O有公共點(diǎn)即可,即圓心O到直線MN的距離小于等于1即可,如圖,
過(guò)OA⊥MN,垂足為A,在中,因?yàn)椤螼MN=45,所以=,
解得,因?yàn)辄c(diǎn)M(,1),所以,解得,故的取值范圍是
.
【考點(diǎn)定位】直線與圓的位置關(guān)系
3.【2014四川高考文第14題】設(shè),過(guò)定點(diǎn)A的動(dòng)直線和過(guò)定點(diǎn)B的動(dòng)直線交于點(diǎn),則的最大值是 .
【答案】5
【考點(diǎn)定位】直線與圓
4. 【2014重慶高考文第13題】已知直線與圓心為的圓相交于兩點(diǎn),且為等邊三角形,則實(shí)數(shù)_________.
【答案】
【解析】由題設(shè)圓心到直線的距離為
解得:
所以答案應(yīng)填:
【考點(diǎn)定位】直線與 20、圓的位置關(guān)系
5.【2014陜西高考第12題】若圓的半徑為1,其圓心與點(diǎn)關(guān)于直線對(duì)稱,則圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為_______.
【答案】
【考點(diǎn)定位】圓的標(biāo)準(zhǔn)方程.
6. 【2014高考湖北卷文第12題】直線和將單位圓分成長(zhǎng)度相等的四段弧,則 .
【答案】2
【解析】依題意,設(shè)與單位圓相交于兩點(diǎn),則∠°.如圖,當(dāng)時(shí)滿足題意,所以.
【考點(diǎn)定位】直線與圓
7. 【2014大綱高考文第15題】直線和是圓的兩條切線,若與的交點(diǎn)為,則與的夾角的正切值等于 .
【答案】.
【解析】顯然兩切線,斜率都存在.設(shè)圓過(guò)的切線方程為,則圓心到直線的距離等于半徑,,解得由夾角公式得與的夾角的正切值:.
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